Michèle Rousseau est ingénieure générale des Mines. Elle a entamé sa carrière en 1983 au sein de la direction régionale de l'industrie, de la recherche et de l'environnement (Drire) du Nord-Pas-de-Calais. Elle occupe ensuite diverses fonctions au sein des ministères de l'Environnement et de l'Industrie. Elle est notamment directrice adjointe de la sûreté des installations nucléaires de 1995 à 1998. Puis, elle est nommée directrice générale adjointe de l'agence nationale pour la valorisation de la recherche (Anvar).
Après un passage sur les questions énergétiques au sein du ministère de l'Economie, en 2005, elle revient au ministère de l'Ecologie en tant que secrétaire générale puis directrice, commissaire générale adjointe au développement durable. En 2011, Michèle Rousseau prend le poste de directrice générale de l'agence de l'eau Seine-Normandie. A partir de 2016, elle devient membre du Conseil général de l'environnement et du développement durable (CGEDD) et préside la mission régionale d'autorité gouvernementale Hauts de France.
